DE1036374B - Polumschaltbare Mehrphasenwechselstromstabwicklung - Google Patents

Description

• Polumschaltbare Mehrphasenwechselstromstabwicklung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine polumschaltbare Mehrphasenwechselstromstabwicklung zu schaffen, bei der das Verhältnis der kleineren Polzahl zur größeren Polzahl nicht kleiner als etwa 0,7 ist. Bisher hat man polumschaltbare Wicklungen mit einem etwa in der Nähe von Eins liegenden Verhältnis der beiden Polzahlen stets als Schleifenwicklungen ausgeführt. So ist beispielsweise eine polumschaltbare Schleifenwicklung bekannt, die von 9n auf 11n Pole umschaltbar ist; bei dieser bekannten polumschaltbaren Schleifenwicklung enthält jeder Wicklungsteil n durch Zwischenräume von mehr als einer Polteilung getrennte Wicklungsabschnitte zu je zwölf teils im Uhrzeigersinn, teils entgegengesetzt angeschlossenen Spulen. Die bekannten polumschaltbaren Schleifenwicklungen haben den Nachteil, daß eine Vielzahl von Schaltverbindungen erforderlich ist, die außerdem in der Mehrzahl eine erhebliche Länge aufweisen. Ferner ist es bei den bekannten Wicklungen nachteilig, daß sie lediglich bei der einen Polzahl eine Bruchlochteilung, bei der anderen Polzahl aber eine Ganzlochteilung haben.
• Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich diese Nachteile einer polumschaltbaren Stabwicklung für ein beliebiges, nicht allzu weit von Eins abweichendes Polzahlverhältnis dann vermeiden lassen, wenn die Wicklung als Wellenwicklung ausgeführt wird, und zwar bestehen gemäß der Erfindung die den einzelnen Phasen zugeordneten Wicklungsstränge der als Wellenwicklung ausgeführten Stabwicklung aus zwei in Reihe geschalteten, annähernd gleich großen Wicklungsteilen, von denen der eine Wicklungsteil zur Polumschaltung in seinem Wicklungssinn umgekehrt wird.
• An sich sind zwar auch polumschaltbare Wellenwicklungen bekannt, bei diesen Wicklungen handelt es sich aber um die bekannte Dahlander-Polumschaltung, die stets mit dem Polzahlverhältnis 1 : 2 durchgeführt wird. Demgegenüber wird durch die Erfindung eine polumschaltbare Wellenwicklung geschaffen, bei der die beiden Polzahlen nicht sehr weit auseinander liegen, bei denen also das Verhältnis der kleineren Polzahl zur größeren Polzahl nicht kleiner als etwa 0,7 ist.
• Bei einer polumschaltbaren Wicklung gemäß der Erfindung wird man im allgemeinen den Wicklungsschritt derart wählen, daß er zwischen den jeweils durch die Polumschaltung erzielten Polteilungen liegt. Bei einer dreiphasigen Drehstromwicklung werden besonders günstige Verhältnisse, vor allem hinsichtlich der Zahl und der Kürze der Schaltverbindungen, dann erzielt, wenn in Weiterbildung des Erfindungsgedankens die Gesamtzahl der Nuten der Wicklung und die mittlere Schrittweite w der Wicklung in Abhängigkeit von den beiden Polpaarzahlen derart gewählt sind, daß die Absolutbeträge der beiden Größen wn1-3z1 und wn2-3z2 mindestens annähernd einander gleich sind. Hierbei sind z1 und z2 die Zähler und n1 und n2 die Nenner der teilerfremden unechten Brüche q für die Nutzahlen je Pol und Phase. Bei den Polpaarzahlen p1 und p2 und der Nutzahl N ist also Der Faktor w ist die gewählte mittlere Schrittweite der Wicklung, ausgedrückt durch die Nutzahl des Schrittes. Bei fortlaufender Numerierung der Nuten ist der Faktor also gegeben durch die Differenz der Nutnumerierungen. Die Zahl der Schaltverbindungen ist um so kleiner, je kleiner die Werte bzw. wn2-3z2 sind.
• Zur Durchführung der Umschaltung sind je Phase nur drei bzw. einschließlich des Phasenanfangs vier Klemmen erforderlich. Die polumschaltbare Stab-Wellenwicklung benötigt also für drei Phasen nur zwölf Klemmen, sofern man von der Zu- und Gegenschaltung von Wicklungsteilen innerhalb der Phasen Gebrauch macht. Bei einem zyklischen Vertauschen von Wicklungsteilen durch Wechseln der sind jedoch mehr Klemmen erforderlich. aus den Ausführungsbeispielen hervorgeht, lassen sich die polumschaltbaren Wellenwicklungen so entfernen, daB sie beide Polzahlen Bruchlochteilung besitzen.
• Die Zeichnung zeigt drei Aus£ü'hrungsbei@spiele der Erfindung. Die Fig. 1 bis 5 beziehen sich dabei auf eine polumschaltbare Zweistab-Wellenwicklung für vierzehn und sechzehn Pole, an der gemäß den Fig. 2 und 3 jeder Phasenstrang aus zwei gleich großen Wicklungsteilen besteht, die für sechzehn Pole gleichsinnig in Reihe, für vierzehn Pole gegensinnig in Reihe geschaltet sind. Die Bezeichnungen der Anfänge und der Enden der Wicklungsteile in den Fig. 2 und 3 stimmen mit den Bezeichnungen der herausgezogenen Anfänge und Enden in Fig. 1 überein. Die beiden Wicklungsteile jeder Phase haben gleich hohe Spannung. Die insgesamte Nutzahl ist 90, und der Wicklungsschritt w ist 6. Es ergibt sich also für beide Polzahlen eine Bruchlochwicklung. Wendet man die obige Regel auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 5 an, so zeigt sich, daß die Größe wn1-3z1 den Betrag +3 ergibt, während die Größe wn2-3z2 den Betrag -3 ergibt. Die beiden Größen stimmen also im Absolutwert miteinander überein. Dementsprechend ist die Zahl der Schaltverbindungen verhältnismäßig gering, bzw. die Schaltung ist außerordentlich einfach. Die Fig. 4 und 5 zeigen die Ankerfelderregerkurven für die Polzahlen 16 und 14, wobei angenommen ist, daß in einem bestimmten Zeitpunkt die einzelnen Phasen die dann vorhandenen Momentanwerte (1,-0'5,-0'5) des Dreiphasenstromes führen. Man sieht, daß die Ankerfelderregerkurve eine günstige Gestaltung für die Grundwelle aufweist. Dementsprechend sind auch die Wicklungsfaktoren für beide Polzahlen günstig.
• Die Fig. 6 bis 10 zeigen eine polumschaltbare Zweibstab-Wellenwicklung für acht und zehn Pole, wobei die Nutzahl wiederum 90 ist, während der Wicklungsschritt w den Betrag 10 ergibt. Auch bei dieser Polumschaltung werden innerhalb jeder Phase gleich große Wicklungsteile einmal in Reihe und einmal gegensinnig in Reihe geschaltet, so daß beide Wicklungsteile der einzelnen Phasen gleich hohe Spannung aufweisen. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ergibt sich für zehn Pole eine Ganzlochwicklung und für acht Pole eine Bruchlochwicklung. Wendet man wiederum die obige Regel auf das Ausführungsbeispiel an, so zeigt sich, daß die Beträge wn1-3z1 und wn2-3z2 nicht mehr so gut wie im ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmen. Dementsprechend ist die Schaltung auch komplizierter.
• Schließlich zeigen die Fig. ll bis 15 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine Zweistab-Wellenwicklung von vierzehn auf zehn Pole umschaltbar ist, wobei wiederum gemäß den Fig. 12 und 13 innerhalb der einzelnen Phasen zwei Wicklungsteile einmal in Reihe und einmal gegensinnig in Reihe geschaltet werden. Die beiden Wicklungsteile jeder Phase sind jedoch nicht gleich, so daß sich Spannungsunterschiede ergeben. Die Nutzahl beträgt 60, der Wicklungsschritt ist durch die Ziffer 5 gegeben. Für die eine Polzahl ergibt sich eine Bruchlochwicklung, für die zweite eine Ganzlochwicklung. Die Anwendung der obigen Regel auf das ritte Ausführungsbeispiel zeigt, daß auch hier die Werte wn1-3z1 und wn2-3z2 nicht ganz miteinander übereinstimmen. Trotzdem ergibt sich eine außerordentlich klare Führung der Schaltverbindungen. Entsprechend der geringeren Nutzahl je Pol sind die Ankerfelderregerkurven gemäß den Fig. 14 und 15 gröber getreppt, als dies in den Fig. 9 und 10 des zweiten Ausführungsbeispiels der Fall ist.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Polumschaltbare Mehrphasenwechselstromstabwicklung, bei der das Verhältnis der kleineren Polzahl zur größeren Polzahl nicht kleiner als etwa 0,7 ist, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen Phasen zugeordneten Wicklungsstränge der als Wellenwicklung ausgeführten Stabwicklung aus zwei in Reihe geschalteten, annähernd gleich großen Wicklungsteilen bestehen, von denen der eine Wicklungsteil zur Polumschaltung in seinem Wicklungssinn umgekehrt wird.
2. 2. Polumschaltbare dreiphasige Drehstromwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtzahl der Nuten der Wicklung und die mittlere Schrittweite w der Wicklung in Abhängigkeit von den beiden Polpaarzahlen derart gewählt sind, daß die beiden Größen wnl-3Z1 und wn2-3z2 mindestens annähernd einander gleich sind, wobei z1 und z, die Zähler und n1 und n2 die Nenner der teilerfremden unechten Brüche für die Nutzahlen . je Pol und Phase bei der einen und der anderen Polzahl sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Arnold: »Wechselstrotntechnik«, Bd. 111, 1912. S. 151 bis 160; deutsche Patentschriften Nr. 723 289. 532 888. 512 975, 482 878.